• campo prossimo
• colorante
• domini di emissione
• fotoluminescente
• meccanocromico
• polimeri smart
• SNOM
• spettroscopia

La tesi ha per argomento lo studio, condotto per mezzo di un microscopio ottico a scansione in campo prossimo (SNOM), di una classe di film polimerici "smart", le cui caratteristiche di emissione (intensità e spettro) dipendono dall’applicazione di stress meccanici. Il lavoro rientra nell’ambito di una collaborazione, all’interno del progetto POLOPTEL.
I polimeri "smart" si prestano a diverse applicazioni su larga scala, ad esempio nella sensoristica, nella tracciabilità dei prodotti, nel packaging intelligente. Tuttavia, i meccanismi di base coinvolti e la risposta dei materiali su scala sub-micrometrica non sono completamente chiariti. Grazie all’uso di campi ottici non propaganti, lo SNOM permette di analizzare le proprietà ottiche con una risoluzione spaziale che raggiunge alcune decine di nanometri, la scala spaziale tipica dei domini di emissione in sistemi "host-guest" del tipo dei campioni esaminati in questa tesi. Inoltre lo strumento fornisce in contemporanea una mappa topografica della porzione analizzata, utile per determinare la morfologia su scala locale.
I campioni su cui è incentrata la ricerca sono costituiti da film del cromoforo organico Tetrafeniletilene (TPE) in matrici di Stirene/Butadiene dalla diversa struttura polimerica: a blocchi (SBS), random (SBR) e random reticolata (SBRR). Misure macroscopiche precedenti a questa tesi hanno mostrato che la fotoluminescenza dei film sotto eccitazione UV cambia in termini di intensità e caratteristiche in funzione della matrice e di un eventuale deformazione uniassiale applicata. A spiegazione di queste osservazioni sperimentali è stato recentemente proposto per il TPE un processo di Aggregation Induced Emission (AIE).
Per verificare questa ipotesi sono state condotte numerose analisi di microscopia SNOM sull’intera gamma di campioni a disposizione (SBS, SBR, SBRR) acquisendo mappe di topografia, di fotoluminescenza e di assorbimento. Combinando lo SNOM con un monocromatore sono stati inoltre registrati spettri di emissione eccitando in campo prossimo punti predefiniti dei campioni. I film di SBS sono stati inoltre esaminati in condizioni di deformazione da stress uniassiale.
Le mappe raccolte permettono di caratterizzare le dimensioni e la distribuzione spaziale dei domini di emissione nei vari campioni con la risoluzione dell’ordine di 50 nm garantita dallo SNOM; le misure spettrali mostrano una piccola, ma non trascurabile, dipendenza dal punto di raccolta. Questi risultati sono in genere in accordo con l’ipotesi di AIE come meccanismo responsabile per il comportamento "meccanocromico" dei sistemi "host-guest" TPE-SB.
In parallelo con i sistemi TPE-SB sono state condotte delle analisi su un’altra classe di materiali "host-guest", costituita da molecole di colorante commerciale Disperse Red 1 (DR1) in matrici di Poli(acido lattico) (PLA). I campioni sono stati realizzati secondo due diverse modalità, miscelando direttamente DR1 e PLA in soluzione o aggraffando preventivamente le molecole del cromoforo alla matrice polimerica. Le analisi SNOM sono state concentrate, in questa fase (preliminare) della ricerca su questi sistemi, verso la determinazione del grado di omogeneità della distribuzione spaziale del cromoforo, esaminata anche in questo caso attraverso l’individuazione dei domini di emissione e la loro caratterizzazione in funzione dei parametri di fabbricazione.